[发明专利]形成太阳能电池的缓冲层的方法和由此形成的太阳能电池

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜太阳能电池制造工艺。

背景技术

太阳能电池是用于将阳光直接转化成电流的光伏组件。在可以被称为太阳能电池衬底、太阳电池板或太阳能电池模块的衬底上提供若干太阳能电池。太阳能电池衬底捕获来自阳光的能量。阳光中的光子撞击太阳能电池并且被诸如Cu(In,Ga,)Se₂(CIGS)、硅的半导体材料或其他吸收材料吸收。通过光子使负电荷从它们的原子中释放出来，从而导致电势差。电流开始流过太阳能电池材料以抵消电势差并且捕获该电能。由太阳能电池衬底上的大量太阳能电池产生的电能被利用且连接至电缆。

目前存在各种太阳能收集模块。太阳能收集模块可以具有不同的几何形状并且由不同的材料形成，但是通常包括大而平的太阳电池板并且包括背接触层、吸收层、缓冲层和前接触层。缓冲层可以包括诸如CdS的材料，并且被用于在薄膜太阳能电池中产生可再生和有效的异质结。CdS缓冲层在其他类型的太阳能电池中也获得应用。

Cu(In,Ga)Se₂(CIGS)型太阳能电池利用CIGS吸收层和设置在吸收层和ZnO窗口层之间的缓冲层（例如CdS）。由于CdS的折射率（n_r～2.4）处于ZnO的折射率(n_r～1.9)和CIGS的折射率(n_r～2.9)之间，因此将CdS层集成到ZnO/CIGS系统中提高了太阳能电池的光谱吸收。因此，ZnO和CIGS的折射率之间的大梯级被分成两个较小的梯级，从而降低了太阳能电池的整体反射率。因此，缓冲层的质量影响整个太阳能电池的性能。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种制造光伏器件的缓冲层的方法，包括：提供衬底，衬底具有设置在衬底上方的背接触层和设置在背接触层上方的吸收层；在吸收层上沉积金属层；以及在包括硫、硒或氧的环境中对沉积的金属层实施热处理以形成缓冲层。

优选地，金属层包括由镉、锌、铟和Zn_1-xMg_x所组成的组中的其中一种材料。

优选地，金属层包括镉，并且环境包括由硫和H₂S所组成的组中的至少一种材料。

优选地，金属层包括锌，并且环境包括由硫和H₂S所组成的组中的至少一种材料。

优选地，金属层包括铟，并且环境包括由硫和H₂S所组成的组中的至少一种材料。

优选地，金属层包括铟，并且环境包括由硒和H₂Se所组成的组中的至少一种材料。

优选地，金属层包括Zn_1-xMg_x，并且环境包括氧。

优选地，在吸收层上沉积金属层的步骤包括沉积1nm至1000nm的金属。

优选地，在吸收层上沉积金属层的步骤包括沉积5nm至500nm的金属。

优选地，缓冲层具有13nm至1300nm范围内的厚度。

优选地，环境进一步包括惰性气体。

优选地，热处理是快速热退火。

优选地，快速热退火在300℃至600℃的温度下实施。

根据本发明的另一方面，提供了一种制造光伏器件的方法，包括：提供衬底；在衬底上方形成背接触层；在背接触层上方形成吸收层；在吸收层上溅射金属层，金属层包括由镉、锌、铟和Zn_1-xMg_x所组成的组中的其中一种材料；以及在包括硫、硒或氧的环境中对沉积的金属层实施快速热退火以形成缓冲层；以及在缓冲层上方形成前接触层。

优选地，金属层包括由镉、铟、和锌所组成的组中的其中一种材料，并且环境包括由硫和H₂S所组成的组中的至少一种材料。

优选地，金属层包括铟，并且环境包括由硒和H₂Se所组成的组中的至少一种材料。

优选地，金属层包括Zn_1-xMg_x，并且环境包括氧。

根据本发明的又一方面，提供了一种光伏器件，包括：衬底；位于衬底上方的背接触层；位于背接触层上的吸收层；位于吸收层上的缓冲层，吸收层具有由硫、氧和硒所组成的组中的元素的原子百分比，吸收层和缓冲层之间的界面处的元素的原子百分比大于吸收层和背接触层之间的界面处的元素的原子百分比；以及位于缓冲层上方的前接触层。